一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入和提取方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入方法，所述方法包括：對所述水印圖像進(jìn)行QC-LDPC編碼，得到編碼后的水印信息；對原始圖像做N×N像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)N×N的DCT系數(shù)矩陣；根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列對所述編碼后的水印信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，得到擴(kuò)頻處理后的水印信息；將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上；對嵌入水印信息后的各個(gè)DCT系數(shù)矩陣做反離散余弦變換IDCT，得到嵌入水印的圖像。本發(fā)明解決了現(xiàn)有變換域水印嵌入方法在抗噪聲、幾何、壓縮攻擊時(shí)，存在魯棒性差、嵌入信息量低、抗聯(lián)合攻擊性能較差的問題。
【專利說明】一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入和提取方法與系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多媒體信息安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入和提取方法與系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字化已成為信息表示的一種重要手段。數(shù)字多媒體信息得到廣泛的應(yīng)用，如數(shù)字圖像、數(shù)字視頻、數(shù)字音頻等。數(shù)字多媒體作品便于存儲、復(fù)制和網(wǎng)絡(luò)傳播，由此引發(fā)的信息安全問題、盜版問題和版權(quán)糾紛問題日益增多，帶來嚴(yán)重的社會問題。
[0003]數(shù)字水印技術(shù)可以很好地解決這些問題，是實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的有效手段，已成為多媒體信息安全研究領(lǐng)域的一個(gè)重點(diǎn)。數(shù)字水印基本特征包含安全性、可證明性、不可感知性、魯棒性。安全性是以魯棒性為基礎(chǔ)的，對數(shù)字水印進(jìn)行對稱或非對稱加密處理可以禁止未經(jīng)授權(quán)的嵌入、提取和檢測?？勺C明性是為受保護(hù)的信息產(chǎn)品提供安全和可靠的證據(jù)。不可感知性主要表現(xiàn)人類的感官器官的不可感知性和采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法也無法恢復(fù)數(shù)值水印。魯棒性是衡量數(shù)字水印質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，魯棒性要求在數(shù)字水印受到噪聲、壓縮、幾何、濾波、惡意等攻擊之后仍然可以證明水印的存在。水印的魯棒性和不可感知性是相互矛盾的，較好的方式是在它們之間取得平衡。
[0004]數(shù)字水印嵌入方法主要分為空間域算法和變換域算法。
[0005]空間域算法不需要對圖像進(jìn)行任何的變換而直接將水印加載在原始載體上，空間域算法的優(yōu)點(diǎn):算法實(shí)現(xiàn)簡單、運(yùn)算速度快、對圖像影響較小、嵌入信息量大等，其缺點(diǎn)主要是抵抗圖像的幾何變形、噪聲、壓縮攻擊能力較差，實(shí)現(xiàn)的水印比較脆弱，算法的魯棒性較差。
[0006]變換域水印主要是通過修改原始載體的變換域系數(shù)來實(shí)現(xiàn)水印的嵌入，主要算法有離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform,DFT)域方法、離散余弦變換(DiscreteCosine Transform,DCT)域方法、離散小波變換(Discrete Wavelet Transform,DffT)域方法等。
[0007]相比較空間域算法，變換域算法具有如下優(yōu)點(diǎn):變換域中將嵌入的水印信號能力分布到空間域的所有位置上，有利于保證水印的不可感知性和較好魯棒性。變換域算法還可以很好地兼容數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在壓縮域內(nèi)的水印算法，提高算法的抗壓縮攻擊的能力。
[0008]然而，現(xiàn)有的變換域水印嵌入算法在抗噪聲、剪切、壓縮攻擊時(shí)，存在魯棒性差、嵌入信息量低、抗聯(lián)合攻擊性能較差的不足，因而需要提出一種變換域水印嵌入算法，使得可以在抵御噪聲、幾何、壓縮攻擊時(shí)，有較強(qiáng)的魯棒性，尤其是在抵御多種聯(lián)合攻擊時(shí)，能夠表現(xiàn)出較好的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入和提取方法與系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有變換域水印嵌入方法在抗噪聲、幾何、壓縮攻擊時(shí)，存在魯棒性差、嵌入信息量低、抗聯(lián)合攻擊性能較差的問題。
[0010]第一方面，本發(fā)明提供一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入方法，所述方法包括:
[0011]對所述水印圖像進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC編碼，得到編碼后的水印信息；
[0012]對原始圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣，其中，N為4、8或16 ；
[0013]根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列對所述編碼后的水印信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，得到擴(kuò)頻處理后的水印信息；
[0014]將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上，其中，0〈Q〈256 ；
[0015]對嵌入擴(kuò)頻處理后的水印信息的各個(gè)DCT系數(shù)矩陣做反離散余弦變換IDCT，得到嵌入水印的圖像。
[0016]優(yōu)選地，所述將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上包括:
[0017]按照公式X' = x+aw，將擴(kuò)頻處理后的水印信息循環(huán)嵌入到所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上；
[0018]其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的預(yù)設(shè)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
[0019]優(yōu)選地，所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)為:
[0020]所述DCT系數(shù)矩陣中的Q個(gè)中頻系數(shù)；
[0021]或，
[0022]所述DCT系數(shù)矩陣中的R個(gè)低頻系數(shù)和Q-R個(gè)中頻系數(shù)，其中R、Q都為正整數(shù)，R〈Q。
[0023]第二方面，本發(fā)明提供一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印提取方法，所述方法包括:
[0024]對嵌入水印的圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣，其中，N為4、8或16 ;
[0025]根據(jù)Q個(gè)嵌入位置，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息，其中，0〈Q〈256 ；
[0026]根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列與提取的水印信息進(jìn)行相關(guān)性檢測，并將檢測到的水印輸出；
[0027]對所述檢測到的水印進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC譯碼，得到恢復(fù)的水印圖像。
[0028]優(yōu)選地，所述根據(jù)Q個(gè)嵌入位置，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息包括:
[0029]根據(jù)Q個(gè)嵌入位置，按照W= U丨_x)/a，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息；
[0030]其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的嵌入位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)的嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
[0031]第三方面，本發(fā)明提供一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0032]編碼模塊，用于對所述水印圖像進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC編碼，得到編碼后的水印信息；
[0033]DCT變換模塊，用于對原始圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣，其中，N為4、8或16 ；
[0034]擴(kuò)頻模塊，用于根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列對所述編碼后的水印信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，得到擴(kuò)頻處理后的水印信息；
[0035]水印嵌入模塊，用于將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上，其中，0〈Q〈256 ；
[0036]IDCT變換模塊，用于對嵌入擴(kuò)頻處理后的水印信息的各個(gè)DCT系數(shù)矩陣做反離散余弦變換IDCT，得到嵌入水印的圖像。
[0037]優(yōu)選地，所述水印嵌入模塊具體用于
[0038]按照公式X' = x+aw,將擴(kuò)頻處理后的水印信息循環(huán)嵌入到所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上；
[0039]其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的預(yù)設(shè)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
[0040]優(yōu)選地，所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)為:
[0041]所述DCT系數(shù)矩陣中的Q個(gè)中頻系數(shù)；
[0042]或，
[0043]所述DCT系數(shù)矩陣中的R個(gè)低頻系數(shù)和Q-R個(gè)中頻系數(shù)，其中R、Q都為正整數(shù)，R〈Q。
[0044]第四方面，本發(fā)明提供一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印提取系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0045]DCT變換模塊，用于對嵌入水印的圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCM^lMfNXN的DCT系數(shù)矩陣，其中，N為4、8或16 ；
[0046]水印提取模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的Q個(gè)嵌入位置，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息，其中，0〈Q〈256 ；
[0047]解擴(kuò)模塊，用于根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列與提取的水印信息進(jìn)行相關(guān)性檢測，并將檢測到的水印信息輸出；
[0048]譯碼模塊，用于對所述檢測到的水印信息進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC譯碼，得到恢復(fù)的水印圖像。
[0049]優(yōu)選地，所述水印提取模塊具體用于
[0050]根據(jù)預(yù)設(shè)的Q個(gè)嵌入位置，按照W= (X' _x)/a，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息；
[0051]其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的嵌入位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)的嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
[0052]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的圖像水印嵌入方法，對水印信息進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC編碼，將通信系統(tǒng)中的糾錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用在數(shù)字水印系統(tǒng)中，借助QC-LDPC編碼的糾錯(cuò)能力，降低了水印在傳輸過程中的差錯(cuò)率，因而提高了算法的魯棒性。本發(fā)明所述的水印嵌入和提取方法，不但對于單一的噪聲、壓縮、剪切攻擊具有很好的魯棒性，而且，尤為重要地，對于多種聯(lián)合攻擊也表現(xiàn)出良好的性能，從而使得本發(fā)明所述的方法能夠應(yīng)用在更為廣泛的水印嵌入場合。
[0053]另外，由于QC-LDPC碼具有低密度和準(zhǔn)循環(huán)的特性，使得帶有較大信息量的水印信息經(jīng)過QC-LDPC編碼后，降低了水印信息的復(fù)雜度，從而可以在原始圖像上嵌入攜帶較大信息量的水印，這樣不但可以使得原始圖像攜帶必要的水印信息，還可以增加數(shù)字水印的安全性。
[0054]本發(fā)明選擇二維的DCT變換，相對于小波變換DWT計(jì)算量要小，便于與糾錯(cuò)碼和JPEG壓縮的結(jié)合，方便實(shí)際的工程應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0056]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的原始圖像和水印圖像；
[0057]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的圖像水印嵌入方法的流程圖；
[0058]圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的8X8分塊圖像的之字形排序；
[0059]圖4是本發(fā)明實(shí)施例三提供的圖像水印提取方法的流程圖；
[0060]圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例五提供的3組不同的聯(lián)合攻擊模型示意圖；
[0061]圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例五提供的單一噪聲攻擊后提取的水印圖像；
[0062]圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例五提供的單一濾波攻擊后提取的水印圖像；
[0063]圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例五提供的單一壓縮攻擊后提取的水印圖像；
[0064]圖9示出了本發(fā)明實(shí)施例五提供的單一剪切攻擊后提取的水印圖像；
[0065]圖10是本發(fā)明實(shí)施例五提供的三種噪聲聯(lián)合攻擊后提取的水印圖像；
[0066]圖11是本發(fā)明實(shí)施例五提供的壓縮與三種噪聲聯(lián)合攻擊后提取的水印圖像；
[0067]圖12是本發(fā)明實(shí)施例五提供的剪切與三種噪聲聯(lián)合攻擊后提取的水印圖像；
[0068]圖13是本發(fā)明實(shí)施例六提供的圖像水印嵌入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0069]圖14是本發(fā)明實(shí)施例七提供的圖像水印提取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0070]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0071]本發(fā)明利用QC-LDPC碼對水印圖像進(jìn)行編碼，下面簡單介紹下QC-LDPC碼的特性。
[0072]低密度奇偶校驗(yàn)(LowDensity Parity Check, LDPC)碼最早由 Gallager 博士于1962年提出，但當(dāng)時(shí)并未得到更多的關(guān)注，直到1981年Tanner引入雙向圖來重新描述LDPC碼，90年代Mackay等再次發(fā)現(xiàn)LDPC碼的優(yōu)異性，并證明LDPC是一種逼近香農(nóng)(Shannon)極限的好碼。準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)(QC-LDPC)碼是一種由置換矩陣組成的特殊結(jié)構(gòu)化的LDPC碼，它的校驗(yàn)矩陣是由一系列循環(huán)移位矩陣和零方陣構(gòu)成。其編碼可以通過簡單的移位寄存器實(shí)現(xiàn)，具有實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較低的特點(diǎn)。
[0073]將數(shù)字水印系統(tǒng)看作一個(gè)通信系統(tǒng)模型，數(shù)字水印可以看作是發(fā)送的信息，原始圖像看作是數(shù)字水印的信道和攜帶者，原始圖像受到的攻擊可以看作是信道的噪聲，因此利用將水印的嵌入過程看作一個(gè)數(shù)據(jù)通信問題。水印信息編碼和生成可以看作信源處理，水印嵌入過程可以看作是調(diào)制，水印的提取可以看作是解調(diào)，水印信息譯碼可以看作是接受到信號后的處理操作。
[0074]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例一至七所使用的原始圖像和水印圖像，其中，圖1中的(a)為原始圖像，圖1中的(b)為水印圖像，下面的實(shí)施例講述了如何將水印圖像(b)嵌入到原始圖像(a)中，同時(shí)也講述了如何從嵌入了水印圖像(b)的原始圖像(a)中提取出水印圖像(b)。
[0075]圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入方法的流程圖，如圖2所示，本實(shí)施例一的圖像水印嵌入方法如下所述。
[0076]步驟101:對所述水印圖像進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC編碼，得到編碼后的水印信息。
[0077]步驟102:對原始圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣其中，N為4、8或16。
[0078]步驟103:根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列對所述編碼后的水印信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，得到擴(kuò)頻處理后的水印信息。
[0079]步驟104:將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上，其中，0〈Q〈256。
[0080]步驟105:對嵌入擴(kuò)頻處理后的水印信息的各個(gè)DCT系數(shù)矩陣做反離散余弦變換IDCT，得到嵌入水印的圖像。
[0081]由此，本實(shí)施例所述的圖像水印嵌入方法，對水印信息進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC編碼，將通信系統(tǒng)中的糾錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用在數(shù)字水印系統(tǒng)中，借助QC-LDPC編碼的糾錯(cuò)能力，降低了水印在傳輸過程中的差錯(cuò)率，因而提高了算法的魯棒性。本實(shí)施例所述的水印嵌入和提取方法，不但對于單一的噪聲、壓縮、剪切攻擊具有很好的魯棒性，而且，尤為重要地，對于多種聯(lián)合攻擊也表現(xiàn)出良好的性能，從而使得本實(shí)施例所述的方法能夠應(yīng)用在更為廣泛的水印嵌入場合。
[0082]另外，由于QC-LDPC碼具有低密度和準(zhǔn)循環(huán)的特性，使得帶有較大信息量的水印信息經(jīng)過QC-LDPC編碼后，降低了水印信息的復(fù)雜度，從而可以在原始圖像上嵌入攜帶較大信息量的水印，這樣不但可以使得原始圖像攜帶必要的水印信息，還可以增加數(shù)字水印的安全性。
[0083]本實(shí)施例選擇二維的DCT變換，相對于小波變換DWT計(jì)算量要小，便于與糾錯(cuò)碼和JPEG壓縮的結(jié)合，方便實(shí)際的工程應(yīng)用。
[0084]下面通過實(shí)施例二來更為詳細(xì)的說明本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)過程。該過程包括如下步驟:
[0085]步驟201:對所述水印圖像進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC編碼，得到編碼后的水印信息。
[0086]在本步驟中，將128X 128的水印圖像轉(zhuǎn)化為一維的二進(jìn)制序列，利用QC-LDPC對二進(jìn)制序列進(jìn)行編碼，得到編碼后的二進(jìn)制水印序列{0，1，…}。
[0087]為了使所述方法有較廣的適用范圍，可以設(shè)計(jì)不同的碼率以適應(yīng)不同的數(shù)字水印，其中選擇的碼率越小，QC-LDPC編碼的糾錯(cuò)能力就越大，當(dāng)需要較大糾錯(cuò)能力時(shí)，可以選擇較小的碼率?？蛇x擇的碼率有1/4、1/3、1/2、3/4、9/10等。本實(shí)施例所有實(shí)驗(yàn)都是在碼率為1/4的條件下進(jìn)行的。
[0088]步驟202:對原始圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣。
[0089]在本步驟中，首先對1024X1024的原始圖像做NXN像素大小的分塊，這里，優(yōu)選地，對原始圖像做8X8像素大小的分塊。當(dāng)然也可以做4X4或16X 16像素大小的分塊。當(dāng)然也可以是其他2mX 2m(m>4)像素大小的分塊，只是分的塊越大，在進(jìn)行DCT變換時(shí)，計(jì)算量將急劇增加。
[0090]對分塊后的每一塊進(jìn)行DCT變換，得到8 X 8的DCT系數(shù)矩陣，共64個(gè)DCT系數(shù)，其中DCT變換規(guī)則為:
「η tv 、、 7i{2m +1)/^ π(2η + l)c/
[0091]F(p,q) = Oi1ii 2^-f ( W)cos ~~cos ~~
w-o ?-οIN
[0092]其中，F(xiàn)(p, q)表示DCT系數(shù)，f (x, y)表示原始信號分量，x = O, I,...,M-l, y =0，I,…，N-1, X和y為像素米樣值，P和q為頻率米樣值，
[0093].——,P — — O
w [Y


,I—, \ < μ < M - \'Λ\ < q < M -1


V M
[0094]步驟203:根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列對所述編碼后的水印信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，得到擴(kuò)頻處理后的水印信息。
[0095]步驟204:將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上。
[0096]在本步驟中，將所述8X8的DCT系數(shù)矩陣按圖3所示的8X8分塊圖像的之子形排序轉(zhuǎn)換為一維序列后，依次讀取DCT系數(shù)矩陣中的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)，按照公式X'=x+aw，將擴(kuò)頻處理后的水印信息循環(huán)嵌入到所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上。
[0097]其中，Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)可以為所述DCT系數(shù)矩陣一維序列中的Q個(gè)連續(xù)或間斷的中頻系數(shù)；當(dāng)然也可以是所述DCT系數(shù)矩陣一維序列中的R個(gè)連續(xù)或間斷的低頻系數(shù)和Q-R個(gè)連續(xù)或間斷的中頻系數(shù)，其中R、Q都為正整數(shù)，0〈Q〈256，R〈Q ；
[0098]其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的預(yù)設(shè)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息，a表示預(yù)設(shè)嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，a—般取值為1-10，a取值越小，嵌入的強(qiáng)度越小，不可感知性越好，但是魯棒性越差；反之，a取值越大，嵌入的強(qiáng)度越大，魯棒性越好，但是不可感知性越差。
[0099]一般地，對于8X8的DCT系數(shù)矩陣，Q的取值范圍為6〈Q〈16比較合適，較佳地，本實(shí)施例選擇Q取8，并選擇8個(gè)連續(xù)的中頻系數(shù)(從所述DCT系數(shù)矩陣一維序列中的第6位開始，連續(xù)選取8個(gè)中頻系數(shù))，假設(shè)步驟203經(jīng)過擴(kuò)頻處理后的水印信息長度為100位，那么按照公式V = x+aw，將擴(kuò)頻處理后的100位水印信息循環(huán)嵌入到所述8個(gè)中頻系數(shù)上具體為:
[0100]選擇100/8 = 12.5個(gè)分塊，即選擇13個(gè)分塊，將100位水印信息嵌入到13個(gè)分塊的相同預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上。
[0101]本實(shí)施例通過將水印信息嵌入到DCT系數(shù)矩陣中的Q個(gè)中頻系數(shù)上，因?yàn)镈CT系數(shù)矩陣的低頻系數(shù)在傳輸中容易被保留，但容易被人的視覺接收，而高頻系數(shù)在圖像傳輸中容易丟失，選擇中頻系數(shù)可以平衡不可感知性和魯棒性，使水印信息更為穩(wěn)健。當(dāng)然也可以選擇若干位低頻系數(shù)和若干位中頻系數(shù)的組合。
[0102]步驟205:對嵌入擴(kuò)頻處理后的水印信息的各個(gè)DCT系數(shù)矩陣做反離散余弦變換IDCT，得到嵌入水印的圖像。
[0103]在本步驟中，對嵌入水印序列后的各個(gè)DCT系數(shù)矩陣做IDCT，變換規(guī)則為:
「1、 π(1ηιΛ-\)ρ ^2n + l)q
[0104]f (x，7) = Σ Σ aPUaι' (!)' q) e()s ~ ■ cos ~~
m=0 ?=02.Δ4.
[0105]其中，F(xiàn)(p，q)表示水印序列后的DCT系數(shù)，f(x, y)表示嵌入水印后圖像的信號分量，X = 0，I,…，M-l，y = 0，I,…，N-l，X和y為像素采樣值，P和q為頻率采樣值，
[0106]


I— P - Oil^ ~ O

VM
W ΓΓ-


J—., \<p< M - l1.1父 I <q<M ~\


V M
[0107]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例三提供的抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印提取方法的流程圖，如圖4所示，本實(shí)施例的圖像水印提取方法如下所述。
[0108]步驟301:對嵌入水印的圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣，N為4、8或16。
[0109]步驟302:根據(jù)Q個(gè)嵌入位置，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息，其中，0〈Q〈256。
[0110]步驟303:根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列與提取的水印信息進(jìn)行相關(guān)性檢測，并將檢測到的水印輸出。
[0111]步驟304:對所述檢測到的水印進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC譯碼，得到恢復(fù)的水印圖像。
[0112]下面通過實(shí)施例四來更為詳細(xì)的說明本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)過程。該過程包括如下步驟:
[0113]步驟401:對嵌入水印的圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣。
[0114]在本步驟中，對嵌入水印的圖像做NXN像素大小的分塊，其中，分塊的大小要和嵌入水印時(shí)的分塊大小一致。對分塊后的每一塊進(jìn)行DCT變換，變換規(guī)則為:
”, 、、 π{2ηι + \)ρ π(2// + 1)α
[0115]F{p, q) = αηαη [[./ (.v, v)cos~~cos ~~
m=0 n=0上N
[0116]其中，F(xiàn)(p，q)表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)，f(x，y)表示嵌入水印的圖像的信號分量，X = O, I,…，M-l，y = 0，I,…，N-l，X和y為像素采樣值，P和q為頻率采樣值，
[0117]


,——,P — O^q = O

VM

aP^q _ *

*1—，ISpS M - lli^l M -1
[0118]步驟402:根據(jù)Q個(gè)嵌入位置，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息。
[0119]在本步驟中，根據(jù)水印嵌入時(shí)的Q個(gè)嵌入位置，按照W= U' _x)/a，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息。
[0120]其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的嵌入位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)的嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
[0121]步驟403:根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列與提取的水印信息進(jìn)行相關(guān)性檢測，并將檢測到的水印輸出。
[0122]在本步驟中，根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列與提取的水印信息進(jìn)行相關(guān)性檢測，如果檢測的相關(guān)性大于預(yù)設(shè)的第一閾值，則證明檢測到水印，并將檢測的水印輸出；否則，則證明檢測不到水印。一般情況下，所述第一閾值的取值為0.6?0.8之間。
[0123]在進(jìn)行步驟404的QC-LDPC譯碼之前，優(yōu)選地，可以對檢測到的水印進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，以增強(qiáng)其抗噪聲的能力。
[0124]步驟404:對所述檢測到的水印信息進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC譯碼，得到恢復(fù)的水印圖像。
[0125]在本步驟中，如果在譯碼之前，沒有對檢測到的水印信息進(jìn)行濾波處理，那么本步驟就直接對所述檢測到的水印信息進(jìn)行QC-LDPC譯碼，得到恢復(fù)的水印圖像。如果在本步驟譯碼之前，對檢測到的水印信息進(jìn)行了自適應(yīng)濾波處理，那么本步驟就需要對濾波后的水印信息進(jìn)行QC-LDPC譯碼，得到恢復(fù)的水印圖像。
[0126]實(shí)施例二和實(shí)施例四分別講述了圖像水印嵌入過程和圖像水印提取過程，實(shí)施例五分別通過單一攻擊和聯(lián)合攻擊的攻擊方式來驗(yàn)證實(shí)施例二所述圖像水印嵌入方法的有效性。
[0127]在本實(shí)施例五中，對實(shí)施例二得到的嵌入水印后的圖像分別用單一攻擊和聯(lián)合攻擊的方式進(jìn)行攻擊，然后利用實(shí)施例四所述水印提取方法對水印圖像進(jìn)行提取，為驗(yàn)證實(shí)施例二所述水印嵌入方法的有效性，對提取后的水印圖像與原始水印圖像進(jìn)行相似度比較，利用歸一化相關(guān)系數(shù)進(jìn)行說明，歸一化相關(guān)系數(shù)NC的值越大，說明兩張圖片的相似度越高；當(dāng)NC= I時(shí)，說明兩張圖片完全一樣。
[0128]其中，歸一化相關(guān)系數(shù)的定義為:
M N
ΣΣ
[_ NCiW^)= =fLM

? /=1 j=l V i=\ j=\
[0130]其中，W為原始水印，W’為提取的水印,大小為MXN, w(i, j)為原始水印上的像素點(diǎn)，w’ (i, j)為提取的水印上的像素點(diǎn)。
[0131]具體地，設(shè)V1表示高斯噪聲的方差，均值為0，V2表示椒鹽噪聲的噪聲密度，V3表示Speckle噪聲的噪聲密度，Q表示JPEG壓縮質(zhì)量因子，P表示剪切原始圖像的比例。
[0132]其中，所述單一攻擊包括:單一的噪聲攻擊、單一的濾波攻擊、單一的壓縮攻擊和單一的剪切攻擊。
[0133](I)對于單一的噪聲攻擊,本實(shí)施例以高斯噪聲、椒鹽噪聲和Speckle噪聲為例，驗(yàn)證本發(fā)明所述方法的有效性，當(dāng)然對于其他噪聲，本發(fā)明所述方法也是適用的。
[0134]分別用單一的高斯噪聲攻擊嵌入水印后的圖像、單一的椒鹽噪聲攻擊嵌入水印后的圖像、單一的Speckle噪聲攻擊嵌入水印后的圖像，然后分別利用實(shí)施例四所述水印提取算法提取水印的結(jié)果如表I所示。
[0135]由表I可知，當(dāng)V1 = 0.02時(shí)，NC的值為I，證明可以完全準(zhǔn)確提取水印圖像，當(dāng)V1=0.03時(shí)，NC的值為0.9620，從而說明本發(fā)明實(shí)施例所述的水印嵌入方法具有良好的魯棒性。同理，后續(xù)的表2-7的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也說明了本發(fā)明的方法對抗單一噪聲攻擊、單一濾波攻擊、單一壓縮攻擊、單一剪切攻擊、多種噪聲聯(lián)合攻擊、壓縮與多種噪聲聯(lián)合攻擊、剪切與多種噪聲聯(lián)合攻擊有較強(qiáng)的魯棒性。
[0136]表I單一噪聲攻擊實(shí)驗(yàn)
[0137]
高斯噪聲椒鹽噪聲Speckle噪聲
噪聲類型TT

Vi=0.03 V1=O-CG V2=OJS V2=0.? V3=0.2 V3=0.1
NC 0.9620 I0.8734 I0.9000I
[0138](2)對于單一的濾波攻擊，分別用單一的高斯濾波攻擊嵌入水印后的圖像、單一的中值濾波攻擊嵌入水印后的圖像，然后分別利用實(shí)施例四所述水印提取算法提取水印的結(jié)果如表2所示。
[0139]表2單一濾波攻擊實(shí)驗(yàn)
[0140]
μ ,高斯濾波高斯濾波中值濾波濾波類型
__4x4__3x3__3x3
NC I I 丨 I |l
[0141](3)對于單一的壓縮攻擊用JPEG壓縮攻擊嵌入水印后的圖像，然后利用實(shí)施例四所述水印提取算法提取水印的結(jié)果如表3所示。
[0142]表3單一 JPEG壓縮攻擊實(shí)驗(yàn)
[0143]

壓縮因子 |Q = 40 Iq = 5o|q = 6o|q = 70

NC0.7903 ? ? ?
[0144](4)剪切攻擊對載體圖像影響較大，所以抗剪切攻擊可以很好地驗(yàn)證算法的魯棒性。對不同剪切比例下的攻擊實(shí)驗(yàn)如表4所示。
[0145]由表4可知，隨著剪切比例的增大，相似度下降，主要原因在于剪切破壞掉一部分糾錯(cuò)碼的冗余信息，降低了糾錯(cuò)碼的糾錯(cuò)能力。
[0146]表4單一剪切攻擊實(shí)驗(yàn)
[0147]

剪切比例 |ρ = 1/2 Ip = 1/4 Ip = ι/8~

NC0.9305 0.9882 0.9974
[0148]其中，所述聯(lián)合攻擊包括:多噪聲聯(lián)合攻擊、濾波與多噪聲聯(lián)合攻擊、壓縮與多噪聲聯(lián)合攻擊、剪切與多噪聲聯(lián)合攻擊、壓縮與剪切聯(lián)合攻擊等，本實(shí)施例以高斯噪聲、椒鹽噪聲以及Speckle噪聲三種噪聲聯(lián)合攻擊、JPEG壓縮與三種噪聲聯(lián)合攻擊和剪切與三種噪聲聯(lián)合攻擊為例，驗(yàn)證本發(fā)明所述方法的有效性，當(dāng)然對于其他任意攻擊組合，本發(fā)明所述方法也是適用的。
[0149]如圖5所示，圖5中的(a)、(b)、(c)分別為3組不同的聯(lián)合攻擊模型。
[0150](I)由高斯噪聲、椒鹽噪聲以及Speckle噪聲組成的三種噪聲聯(lián)合攻擊嵌入水印后的圖像，然后利用實(shí)施例四所述水印提取算法提取水印的結(jié)果如表5所示。
[0151]表5三種噪聲聯(lián)合攻擊實(shí)驗(yàn)
[0152]
高斯噪聲(V1)+椒鹽 V 丨=0.004 Vl=O-OfM Vl=O-OOfi V,=0.005 V ,=0.004
噪聲(V2)+Speckle 噪 V2=0.2 V2=0.1 V2=0.1 V2=0.1 V2=0.1
聲(V3)V3=O-Ol V:,=().()2 Vi=O-Ol V3=O-Ol V3=O-Ol
NC0.8704 0.9273 0.9805 0.9999I
[0153](2)由JPEG壓縮攻擊、高斯噪聲、椒鹽噪聲以及Speckle噪聲組成的壓縮與三種噪聲聯(lián)合攻擊嵌入水印后的圖像，然后利用實(shí)施例四所述水印提取算法提取水印的結(jié)果如表6所示。
[0154]表6 JPEG壓縮與三種噪聲聯(lián)合攻擊實(shí)驗(yàn)
[0155].u.r, ,? I V,=0.002 V 1=0.002 V1=O-OOI V,=0.001 V,=0.002
高斯噪聲(V1)+椒鹽
B ^B V.=0.02 VS=0.02 V7=0.03 V,=0.1 1=0.03
嗤吉nVhSriprklp # -~-
士 ( J PΥ3=0.02 V3=O,02 V3=0.02 V^0.0Ol V3=0.01
聲(V3)+JPEGiQ)
''()=50Q=60Q-60Q=50Q=50
INC0.9325 0.9582 0.9738 0.9994I
[0156](3)由剪切攻擊、高斯噪聲、椒鹽噪聲以及Speckle噪聲組成的剪切與三種噪聲聯(lián)合攻擊嵌入水印后的圖像，然后利用實(shí)施例四所述水印提取算法提取水印的結(jié)果如表7所/Jn ο
[0157]表7剪切與三種噪聲聯(lián)合攻擊實(shí)驗(yàn)
[0158]
~Vl=O-OOlVl=O-OOSVl=O-OOl Vl=O-OOS Vl=O-OOl V1=O-OOl
噪尸(V1)+椒亨V =O-OlV2=O,05 V2=O-Ol V2=O-OS V2=O-Ol V1=O-Ol
聲V3=0.01Y3=O-Ol v3=0.01 V3=O-Ol v3=0.02 V3=0.01
3 穴P= 1/4P= 1/8 P= 1/8 P=l/16 P=l/16 P=l/16
NC0,94540.9260 0.9840 0.9778 0.9395 0.9992
[0159]與表1-7相對應(yīng)地，圖6-12示出了經(jīng)過不同的單一攻擊或聯(lián)合攻擊后所提取的水印圖像。
[0160]圖6示出了單一噪聲攻擊后提取的水印圖像，其中，(a)為在V1 = 0.03的條件下提取的水印圖像，(b)為在V1 = 0.02的條件下提取的水印圖像；(c)為在V2 = 0.75的條件下提取的水印圖像；⑷為在V2 = 0.7的條件下提取的水印圖像；(e)為在V3 = 0.2的條件下提取的水印圖像；(f)為在V3 = 0.1的條件下提取的水印圖像。
[0161]圖7示出了單一濾波攻擊后提取的水印圖像，其中，(a)為窗口大小為4X4的高斯濾波下提取的水印圖像；(b)為窗口大小為3X3的高斯濾波下提取的水印圖像；(c)為窗口大小為3X3的中值濾波下提取的水印圖像。
[0162]圖8示出了單一壓縮攻擊后提取的水印圖像，其中，(a)為在Q = 40的條件下提取的水印圖像；(b)為在Q = 50的條件下提取的水印圖像；(c)為在Q = 60的條件下提取的水印圖像；⑷為在Q = 70的條件下提取的水印圖像。
[0163]圖9示出了單一剪切攻擊后提取的水印圖像，其中，(a)為在P= 1/2的條件下提取的水印圖像；(b)為在P = 1/4的條件下提取的水印圖像；(c)為在P = 1/8的條件下提取的水印圖像。
[0164]圖10示出了三種噪聲聯(lián)合攻擊后提取的水印圖像，其中，(a)為在V1 = 0.004, V2=0.2, V3 = 0.01的條件下提取的水印圖像；(b)為在V1 = 0.004, V2 = 0.LV3 = 0.02的條件下提取的水印圖像；(c)為在V1 = 0.006, V2 = 0.1，V3 = 0.01的條件下提取的水印圖像；⑷為在V1 = 0.005，V2 = 0.1, V3 = 0.01的條件下提取的水印圖像；(e)為在V1 =
0.004，V2 = 0.1，V3 = 0.01的條件下提取的水印圖像。
[0165]圖11示出了壓縮與三種噪聲聯(lián)合攻擊后提取的水印圖像，其中，(a)為在V1 =
0.002，V2 = 0.02，V3 = 0.02，Q = 50 的條件下提取的水印圖像；(b)為在 V1 = 0.002, V2 =
0.02，V3 = 0.02，Q = 60 的條件下提取的水印圖像；(c)為在 V1 = 0.001，V2 = 0.03，V3 =
0.02, Q = 60 的條件下提取的水印圖像；(d)為在 V1 = 0.001, V2 = 0.1, V3 = 0.001, Q =50的條件下提取的水印圖像；(e)為在V1 = 0.002，V2 = 0.03，V3 = 0.01, Q = 50的條件下提取的水印圖像。
[0166]圖12示出了剪切與三種噪聲聯(lián)合攻擊后提取的水印圖像，其中，(a)為在V1 =
0.001，V2 = 0.01，V3 = 0.01，P = 1/4 的條件下提取的水印圖像；(b)為在 V1 = 0.005，V2=0.05, V3 = 0.0LP = 1/8 的條件下提取的水印圖像；(c)為在 V1 = 0.001，V2 = 0.01，V3=0.01, P = 1/8 的條件下提取的水印圖像；(d)為在 V1 = 0.005, V2 = 0.05, V3 = 0.01, P=1/16 的條件下提取的水印圖像；(e)為在 V1 = 0.001，V2 = 0.01, V3 = 0.02, P = 1/16的條件下提取的水印圖像；(f)為在V1 = 0.001，V2 = 0.01，V3 = 0.01，P = 1/16的條件下提取的水印圖像。
[0167]本實(shí)施例充分說明了本發(fā)明實(shí)施例二所述方法在抵御單一攻擊和聯(lián)合攻擊時(shí)有較強(qiáng)的魯棒性。本實(shí)施例所述的圖像水印嵌入方法，對水印信息進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC編碼，將通信系統(tǒng)中的糾錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用在數(shù)字水印系統(tǒng)中，借助QC-LDPC編碼的糾錯(cuò)能力，降低了水印在傳輸過程中的差錯(cuò)率，因而提高了算法的魯棒性。
[0168]另外，由于本發(fā)明所述的水印嵌入方法是利用QC-LDPC編碼的糾錯(cuò)能力降低水印在傳輸過程中的差錯(cuò)率，從而提高對單一攻擊和聯(lián)合攻擊的魯棒性的，因此當(dāng)外界的單一攻擊或聯(lián)合攻擊超過QC-LDPC編碼的糾錯(cuò)能力時(shí)，就會影響所述水印提取的結(jié)果。對此，本實(shí)施例還給出了抵御不同單一或聯(lián)合攻擊時(shí)的參數(shù)臨界值(參見表1-7的最左側(cè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，表I除外，表I中有三組參數(shù)臨界值)，當(dāng)外界攻擊大于所述參數(shù)臨界值時(shí)，超出了QC-LDPC編碼的糾錯(cuò)能力，因此所述水印的提取效果有明顯下降。當(dāng)外界攻擊小于所述參數(shù)臨界值時(shí)，借助QC-LDPC編碼的糾錯(cuò)能力，幾乎可以完全恢復(fù)出水印圖像。本實(shí)施所給出的參數(shù)臨界值，對于實(shí)際的工程應(yīng)用具有較大的參考意義。
[0169]圖13示出了本發(fā)明實(shí)施例六提供的抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖13所示，所述抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入系統(tǒng)包括:
[0170]編碼模塊31，用于對所述水印圖像進(jìn)行QC-LDPC編碼，得到編碼后的水印信息；
[0171]DCT變換模塊32，用于對原始圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣；
[0172]擴(kuò)頻模塊33，用于根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列對所述編碼后的水印信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，得到擴(kuò)頻處理后的水印信息；
[0173]水印嵌入模塊34，用于將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上；
[0174]IDCT變換模塊35，用于對嵌入擴(kuò)頻處理后的水印信息的各個(gè)DCT系數(shù)矩陣做反離散余弦變換IDCT，得到嵌入水印的圖像。
[0175]其中，所述水印嵌入模塊34具體用于
[0176]按照公式X' = x+aw，將擴(kuò)頻處理后的水印信息循環(huán)嵌入到所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上；
[0177]其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的預(yù)設(shè)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
[0178]其中，所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)為:
[0179]所述DCT系數(shù)矩陣中的Q個(gè)中頻系數(shù)；
[0180]或，
[0181]所述DCT系數(shù)矩陣中的R個(gè)低頻系數(shù)和Q-R個(gè)中頻系數(shù)，其中R、Q都為正整數(shù)，R〈Q。
[0182]本實(shí)施例所述的圖像水印嵌入系統(tǒng)，可以用于執(zhí)行圖2所示方法實(shí)施例的技術(shù)方案，其實(shí)現(xiàn)原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。
[0183]圖14示出了本發(fā)明實(shí)施例七提供的抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印提取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖14所示，所述抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印提取系統(tǒng)包括:
[0184]DCT變換模塊41，用于對嵌入水印的圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣；
[0185]水印提取模塊42，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的Q個(gè)嵌入位置，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息；
[0186]解擴(kuò)模塊43，用于根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列與提取的水印信息進(jìn)行相關(guān)性檢測，并將檢測到的水印信息輸出；
[0187]譯碼模塊44，用于對所述檢測到的水印信息進(jìn)行QC-LDPC譯碼，得到恢復(fù)的水印圖像。
[0188]其中，所述水印提取模塊42具體用于
[0189]根據(jù)預(yù)設(shè)的Q個(gè)嵌入位置，按照W= (X' _x)/a，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息；
[0190]其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的嵌入位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)的嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
[0191]本實(shí)施例所述的圖像水印提取系統(tǒng)，可以用于執(zhí)行圖4所示方法實(shí)施例的技術(shù)方案，其實(shí)現(xiàn)原理和技術(shù)效果類似，此處不再贅述。
[0192]以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入方法，其特征在于，所述方法包括: 對所述水印圖像進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC編碼，得到編碼后的水印信息；對原始圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣，其中，N為4、8或16 ； 根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列對所述編碼后的水印信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，得到擴(kuò)頻處理后的水印信息； 將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上，其中，0〈Q〈256 ； 對嵌入擴(kuò)頻處理后的水印信息的各個(gè)DCT系數(shù)矩陣做反離散余弦變換IDCT，得到嵌入水印的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上包括: 按照公式X' = x+aw，將擴(kuò)頻處理后的水印信息循環(huán)嵌入到所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上； 其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的預(yù)設(shè)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)為: 所述DCT系數(shù)矩陣中的Q個(gè)中頻系數(shù)； 或， 所述DCT系數(shù)矩陣中的R個(gè)低頻系數(shù)和Q-R個(gè)中頻系數(shù)，其中R、Q都為正整數(shù)，R〈Q。
4.一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印提取方法，其特征在于，所述方法包括: 對嵌入水印的圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣，其中，N為4、8或16 ； 根據(jù)Q個(gè)嵌入位置，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息，其中，0〈Q〈256 ； 根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列與提取的水印信息進(jìn)行相關(guān)性檢測，并將檢測到的水印輸出； 對所述檢測到的水印進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC譯碼，得到恢復(fù)的水印圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)Q個(gè)嵌入位置，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息包括: 根據(jù)Q個(gè)嵌入位置，按照W= U丨_x)/a，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息；其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的嵌入位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)的嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
6.一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印嵌入系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 編碼模塊，用于對所述水印圖像進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC編碼，得到編碼后的水印信息； DCT變換模塊，用于對原始圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣，其中，N為4、8或16 ; 擴(kuò)頻模塊，用于根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列對所述編碼后的水印信息進(jìn)行擴(kuò)頻處理，得到擴(kuò)頻處理后的水印信息； 水印嵌入模塊，用于將所述擴(kuò)頻處理后的水印信息嵌入到所述DCT系數(shù)矩陣的Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上，其中，0〈Q〈256 ； IDCT變換模塊，用于對嵌入擴(kuò)頻處理后的水印信息的各個(gè)DCT系數(shù)矩陣做反離散余弦變換IDCT，得到嵌入水印的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水印嵌入模塊具體用于 按照公式X' = x+aw，將擴(kuò)頻處理后的水印信息循環(huán)嵌入到所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)上； 其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的預(yù)設(shè)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述Q個(gè)預(yù)設(shè)位置的系數(shù)為: 所述DCT系數(shù)矩陣中的Q個(gè)中頻系數(shù)； 或， 所述DCT系數(shù)矩陣中的R個(gè)低頻系數(shù)和Q-R個(gè)中頻系數(shù)，其中R、Q都為正整數(shù)，R〈Q。
9.一種抵御聯(lián)合攻擊的圖像水印提取系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: DCT變換模塊，用于對嵌入水印的圖像做NXN像素大小的分塊，并對每一塊進(jìn)行離散余弦變換DCT，得到多個(gè)NXN的DCT系數(shù)矩陣，其中，N為4、8或16 ； 水印提取模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的Q個(gè)嵌入位置，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息，其中，0〈Q〈256 ； 解擴(kuò)模塊，用于根據(jù)密鑰生成的偽隨機(jī)序列與提取的水印信息進(jìn)行相關(guān)性檢測，并將檢測到的水印信息輸出； 譯碼模塊，用于對所述檢測到的水印信息進(jìn)行準(zhǔn)循環(huán)低密度奇偶校驗(yàn)QC-LDPC譯碼，得到恢復(fù)的水印圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水印提取模塊具體用于 根據(jù)預(yù)設(shè)的Q個(gè)嵌入位置，按照W= U丨_x)/a，提取所述DCT系數(shù)矩陣中嵌入的水印信息； 其中，X表示原始圖像的DCT系數(shù)矩陣的對應(yīng)位置的系數(shù)，X'表示嵌入水印的圖像的DCT系數(shù)矩陣的嵌入位置的系數(shù)，a表示預(yù)設(shè)的嵌入水印信息的嵌入強(qiáng)度，w表示擴(kuò)頻處理后的水印信息。
【文檔編號】G06T1/00GK104134185SQ201410373076
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】任克強(qiáng), 吳帆 申請人:江西理工大學(xué)